DE102017221746A1

DE102017221746A1 - EUV-Kollektor zum Einsatz in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102017221746A1
Application number: DE102017221746.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Carl; Holger Kierey
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2017-12-04
Publication date: 2018-09-13
Also published as: DE102017204104A1

Abstract

Ein EUV-Kollektor (24) dient zum Einsatz in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage. Der Kollektor (24) ist zur Führung von EUV-Nutzlicht längs einer optischen Achse (17) ausgeführt, welches von einem Quellbereich emittiert wird. Der Kollektor (24) trägt zumindest abschnittsweise eine Gitterstruktur (30, 35). Diese hat eine erste periodische Struktur, die längs einer Periodizitäs-Richtung (y) periodisch ist, und eine zweite Struktur, die längs einer Gradientenwechsel-Richtung (x) einen Strukturgradienten mit alternierendem Vorzeichen aufweist. Zu einer Justageanordnung gehört neben dem Kollektor (24) noch ein ortsauflösender Detektor, der in einem Fernfeld oder in einer zum Fernfeld optisch konjugierten Anordnungsebene angeordnet ist. Es resultiert ein EUV-Kollektor, dessen Kollektoreffizienz, insbesondere zur Optimierung einer Justierbarkeit, verbessert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen EUV-Kollektor zum Einsatz in einer EUV- Projektionsbelichtungsanlage. Ferner betrifft die Erfindung eine Justageanordnung mit einem derartigen EUV-Kollektor, ein Beleuchtungssystem mit einem derartigen Kollektor, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Beleuchtungssystem, ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauteils und ein mit diesem Verfahren hergestelltes mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauteil.
Ein EUV-Kollektor der eingangs genannten Art ist bekannt aus der DE 10 2016 207 709 A1 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen EUV-Kollektor der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass dessen Kollektoreffizienz, insbesondere zur Optimierung einer Justierbarkeit, verbessert ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen EUV-Kollektor mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Gitterstruktur, die längs einer Periodizitäts-Richtung periodisch ist und längs einer Gradientenwechsel-Richtung Strukturgradienten mit alternierendem Vorzeichen aufweist, zusätzliche Freiheitsgrade zur Verbesserung einer Beugungseffizienz einer auf den EUV-Kollektor aufgebrachten Gitterstruktur liefert. Soweit die so in zwei Richtungen periodische und alternierende Gitterstruktur zur Optimierung einer Justierbarkeit des Kollektors eingesetzt ist, können die erste periodische Struktur einerseits und die zweite Struktur mit dem Strukturgradienten, der längs der Gradientenwechsel-Richtung ein alternierendes Vorzeichen aufweist, andererseits dazu dienen, sowohl Falschlichtanteile, zum Beispiel Licht mit einer Pumplichtwellenlänge, als auch das EUV-Nutzlicht so zu beugen beziehungsweise abzulenken, dass in einem Fernfeld des Kollektors Markierungen in Form von Bereichen entstehen, auf die, jedenfalls mit guter Unterdrückung, weder Falschlicht noch EUV-Nutzlicht trifft. Zur Falschlicht-Beugung kann dabei die erste periodische Struktur eingesetzt werden. Zur Ablenkung des EUV-Nutzlichts kann die zweite Struktur dienen. Eine Unterdrückung des EUV-Nutzlichts in diesen Fernfeld-Markierungen kann besser sein als 1:100 und kann beispielsweise 1:1000 betragen. Die dann abschnittsweise aufgetragenen Gitterstrukturen können als Justagemarker zur Justage des EUV-Kollektors dienen. Eine Gitterperiode der ersten periodischen Struktur kann im Bereich zwischen 0,1 mm und 10 mm liegen und kann beispielsweise 1 mm betragen. Die zweite Struktur, deren Strukturgradient längs der Gradientenwechsel-Richtung alterniert, kann durch selektives Polieren hergestellt werden. Das alternierende Vorzeichen des Strukturgradienten der zweiten Struktur längs der Gradientenwechsel-Richtung stellt sicher, dass eine Kollektor-Grundform sich nicht zu sehr von einer geforderten Soll-Grundform beispielsweise einer Ellipsoid-Soll-Grundform entfernt. Die erste periodische Struktur kann durch Drehen eines Kollektor-Grundkörpers um eine der optischen Achse entsprechenden Achse hergestellt werden. Bei der zweiten Struktur muss es sich nicht zwingend um eine periodische Struktur handeln.
Eine Winkelbeziehung zwischen der Periodizitäts-Richtung der ersten periodischen Struktur und der Gradientenwechsel-Richtung der zweiten Struktur nach Anspruch 2 ermöglicht es, diesen beiden Strukturen gut trennbare Beugungs- beziehungsweise Ablenkfunktionen in Bezug auf verschiedene zu beeinflussende Lichtanteile zu geben. Der Winkel zwischen der Periodizitäts-Richtung und der Gradientenwechsel-Richtung kann mindestens 20° betragen, kann mindestens 30° betragen, kann mindestens 45°, kann mindestens 60° und kann auch noch größer sein. Der Winkel zwischen der Periodizitäts-Richtung und der Gradientenwechsel-Richtung kann insbesondere im Bereich von 90° liegen und kann exakt 90° betragen.
Eine Gitterstruktur nach Anspruch 3 mit zwei längs zweier Periodizitäts-Richtungen periodischen Strukturen hat sich für die Erfüllung der Beugungs- beziehungsweise Ablenkfunktionen als besonders geeignet herausgestellt. Die Gitterperioden dieser beiden periodischen Strukturen können gleich groß sein.
Eine Radialstruktur nach Anspruch 4 und/oder eine Azimutalstruktur nach Anspruch 5 bilden eine zur Beugung beziehungsweise Ablenkung besonders flexibel einsetzbare Gitterstruktur. Die Radialstruktur kann insbesondere eine Falschlicht-Beugungsfunktion haben und die Azimutalstruktur kann insbesondere eine EUV-Licht-Ablenkungsfunktion haben.
Eine Strukturamplitude nach Anspruch 6 hat sich zur Optimierung einer Beugungseffizienz der Gitterstruktur als besonders geeignet herausgestellt.
Dies gilt besonders für eine Blaze-Gitterstruktur nach Anspruch 7.
Eine zweite Struktur nach Anspruch 8 vermeidet Kanten, bei denen eine Reflexion insbesondere des EUV-Lichts in unerwünschte Richtungen erfolgt. Die stetig und kantenfrei verlaufende zweite Struktur kann insbesondere in der Gradientenwechsel-Richtung beziehungsweise in der zweiten Periodizitäts-Richtung stetig differenzierbar sein.
Eine Kollektorgestaltung nach Anspruch 9 hat sich als besonders geeignet herausgestellt.
Ein Flächenanteil nach Anspruch 10 führt zu einer besonders guten Unterdrückung insbesondere des EUV-Nutzlichts. Der Flächenanteil im Verhältnis zur Fläche der gesamten Gitterstruktur kann kleiner sein als 1 % und kann kleiner sein als 0,1 %.
Eine Justageanordnung nach Anspruch 11 kann zur Justage des EUV-Kollektors genutzt werden. Die Justage kann beispielsweise manuell ausgeführt werden. Die Justageanordnung kann einen Justageaktor aufweisen, der mit dem Kollektor in mechanischer Wirkverbindung und mit dem Detektor in Signalverbindung steht. Eine solche Justageanordnung ermöglicht insbesondere eine automatisierte und beispielsweise geregelte Justage des EUV-Kollektors.
Die Vorteile eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 12, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 14 sowie eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauteils nach Anspruch 15 entsprechen denjenigen, die vorstehend unter Bezugnahme auf den erfindungsgemäßen EUV-Kollektor sowie auf die erfindungsgemäße Justageanordnung bereits diskutiert wurden. Das Beleuchtungssystem kann eine Projektionsoptik zur Abbildung des Objektfeldes in ein Bildfeld aufweisen, in dem ein Substrat anordenbar ist. Die Projektionsbelichtungsanlage kann eine EUV-Lichtquelle aufweisen.
Hergestellt werden kann mit einer Projektionsbelichtungsanlage insbesondere ein Halbleiter-Bauteil, beispielsweise ein Speicherchip.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie;
2 Details einer Lichtquelle der Projektionsbelichtungsanlage im Umfeld eines EUV-Kollektors zur Führung von EUV-Nutzlicht von einem Plasma-Quellbereich hin zu einem Feldfacettenspiegel einer Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage, wobei der EUV-Kollektor in einem Meridionalschnitt dargstellt ist;
3 eine Aufsicht auf den EUV-Kollektor der Projektionsbelichtungsanlage nach 2, gesehen aus Blickrichtung III;
4 ein Höhenprofil einer Gitterstruktur auf einer strahlungsbeaufschlagten Fläche des EUV-Kollektors, wobei die Gitterstruktur abschnittsweise dargestellt und Teil einer Justagemarkierung des EUV-Kollektors ist (vgl. Detail IV in 3);
5 einen Schnitt durch einen Abschnitt der 4 gemäß der dortigen Schnittlinie V-V;
6 in einem zur 4 ähnlichem Höhenprofil eine weitere Ausführung einer Gitterstruktur als Teil einer Justagemarkierung des EUV-Kollektors (vgl. Detail VI in 3);
7 einen Schnitt durch einen Abschnitt der 6 gemäß der dortigen Schnittlinie VII-VII.

Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie hat eine Lichtquelle 2 für Beleuchtungslicht bzw. Abbildungslicht 3, die nachfolgend noch weiter erläutert wird. Bei der Lichtquelle 2 handelt es sich um eine EUV-Lichtquelle, die Licht in einem Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 5 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 5 nm und 15 nm, erzeugt. Das Beleuchtungs- bzw. Abbildungslicht 3 wird nachfolgend auch als EUV-Nutzlicht bezeichnet.
Bei der Lichtquelle 2 kann es sich insbesondere um eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 13,5 nm oder um eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 6,9 nm handeln. Auch andere EUV-Wellenlängen sind möglich. Ein Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 ist in der 1 äußerst schematisch dargestellt.
Zur Führung des Beleuchtungslichts 3 von der Lichtquelle 2 hin zu einem Objektfeld 4 in einer Objektebene 5 dient eine Beleuchtungsoptik 6. Letztere umfasst einen in der 1 stark schematisch dargestellten Feldfacettenspiegel FF und einen im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 nachfolgenden, ebenfalls stark schematische dargestellten Pupillenfacettenspiegel PF. Zwischen dem Pupillenfacettenspiegel PF, der in einer Pupillenebene 6a der Beleuchtungsoptik angeordnet ist, und dem Objektfeld 4 ist ein feldformender Spiegel 6b für streifenden Einfall (GI-Spiegel, grazing incidence Spiegel) im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 angeordnet. Ein derartiger GI-Spiegel 6b ist nicht zwingend.
Nicht näher dargestellte Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels PF sind Teil einer Übertragungsoptik, die ebenfalls nicht dargestellte Feldfacetten des Feldfacettenspiegels FF einander überlagernd in das Objektfeld 4 überführen und insbesondere abbilden. Für den Feldfacettenspiegel FF einerseits und den Pupillenfacettenspiegel PF andererseits kann eine Ausführung genutzt werden, die aus dem Stand der Technik bekannt ist. Eine derartige Beleuchtungsoptik ist beispielsweise bekannt aus der DE 10 2009 045 096 A1 .
Mit einer Projektionsoptik bzw. abbildenden Optik 7 wird das Objektfeld 4 in ein Bildfeld 8 in einer Bildebene 9 mit einem vorgegebenen Verkleinerungsmaßstab abgebildet. Hierfür einsetzbare Projektionsoptiken sind beispielweise bekannt aus der DE 10 2012 202 675 A1 .
Zur Erleichterung der Beschreibung der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie der verschiedenen Ausführungen der Projektionsoptik 7 ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In der 1 verläuft die x-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Richtung verläuft in der 1 nach links und die z-Richtung in der 1 nach oben. Die Objektebene 5 verläuft parallel zur xy-Ebene.
Das Objektfeld 4 und das Bildfeld 8 sind rechteckförmig. Alternativ ist es auch möglich, das Objektfeld 4 und Bildfeld 8 gebogen bzw. gekrümmt, also insbesondere teilringförmig auszuführen. Das Objektfeld 4 und das Bildfeld 8 haben ein xy-Aspektverhältnis größer als 1. Das Objektfeld 4 hat also eine längere Objektfelddimension in der x-Richtung und eine kürzere Objektfelddimension in der y-Richtung. Diese Objektfelddimensionen verlaufen längs der Feldkoordinaten x und y.
Für die Projektionsoptik 7 kann eines der aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsbeispiele eingesetzt werden. Abgebildet wird hierbei ein mit dem Objektfeld 4 zusammenfallender Ausschnitt einer Reflexionsmaske 10, die auch als Retikel bezeichnet wird. Das Retikel 10 wird von einem Retikelhalter 10a getragen. Der Retikelhalter 10a wird von einem Retikelverlagerungsantrieb 10b verlagert.
Die Abbildung durch die Projektionsoptik 7 erfolgt auf die Oberfläche eines Substrats 11 in Form eines Wafers, der von einem Substrathalter 12 getragen wird. Der Substrathalter 12 wird von einem Wafer- bzw. Substratverlagerungsantrieb 12a verlagert.
In der 1 ist schematisch zwischen dem Retikel 10 und der Projektionsoptik 7 ein in diese einlaufendes Strahlenbündel 13 des Beleuchtungslichts 3 und zwischen der Projektionsoptik 7 und dem Substrat 11 ein aus der Projektionsoptik 7 auslaufendes Strahlenbündel 14 des Beleuchtungslichts 3 dargestellt. Eine bildfeldseitige numerische Apertur (NA) der Projektionsoptik 7 ist in der 1 nicht maßstäblich wiedergegeben.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist vom Scannertyp. Sowohl das Retikel 10 als auch das Substrat 11 werden beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 in der y-Richtung gescannt. Auch ein Steppertyp der Projektionsbelichtungsanlage 1, bei dem zwischen einzelnen Belichtungen des Substrats 11 eine schrittweise Verlagerung des Retikels 10 und des Substrats 11 in der y-Richtung erfolgt, ist möglich. Diese Verlagerungen erfolgen synchronisiert zueinander durch entsprechende Ansteuerung der Verlagerungsantriebe 10b und 12a.
2 zeigt Details der Lichtquelle 2.
Bei der Lichtquelle 2 handelt es sich um eine LPP-Quelle (laser produced plasma, lasererzeugtes Plasma). Zur Plasmaerzeugung werden Zinn-Tröpfchen 15 von einem Zinn-Tröpfchengenerator 16 als kontinuierliche Tröpfchenabfolge erzeugt. Eine Flugbahn der Zinn-Tröpfchen 15 verläuft quer zu einer Hauptstrahlrichtung 17 des EUV-Nutzlichts 3, die nachfolgend auch als optische Achse bezeichnet ist. Die Zinn-Tröpfchen 15 fliegen dabei frei zwischen dem Zinn-Tröpfchengenerator 16 und einem Zinn-Fänger 18, wobei sie einen Plasma-Quellbereich 19 durchtreten. Vom Plasma-Quellbereich 19 wird das EUV-Nutzlicht 3 emittiert. Im Plasma-Quellbereich 19 wird das dort ankommende Zinn-Tröpfchen 15 mit Pumplicht 20 einer Pumplichtquelle 21 beaufschlagt. Bei der Pumplichtquelle 21 kann es sich um eine Infrafrot-Laserquelle in Form beispielsweise eines CO₂-Lasers handeln. Auch eine andere IR-Laserquelle ist möglich, insbesondere ein Festkörperlaser, beispielsweise ein Nd:YAG-Laser.
Das Pumplicht 20 wird über einen Spiegel 22, bei dem es sich um einen geregelt verkippbaren Spiegel handeln kann, und über eine Fokussierlinse 23 in den Plasma-Quellbereich 19 überführt. Durch die Pumplichtbeaufschlagung wird aus dem im Plasma-Quellbereich 19 ankommenden Zinn-Tröpfchen 15 ein das EUV-Nutzlicht 3 emittierendes Plasma erzeugt. Ein Strahlengang des EUV-Nutzlichts 3 ist in der 2 zwischen dem Plasma-Quellbereich 19 und dem Feldfacettenspiegel FF dargestellt, soweit das EUV-Nutzlicht von einem Kollektorspiegel 24 reflektiert wird, der nachfolgend auch als EUV-Kollektor 24 bezeichnet ist. Ein Grundkörper des EUV-Kollektors 24 ist rotationssymmetrisch zur optischen Achse 17 ausgeführt. Der Grundkörper des EUV-Kollektors 24 kann aus Aluminium gefertigt sein. Alternative Materialien für diesen Grundkörper sind Kupfer, Legierungen mit dem Bestandteil Kupfer und/oder Aluminium, pulvermetallurgisch hergestellte Legierungen von Kupfer und Aluminiumoxid oder auch Silizium, Siliziumcarbid, Silizium-infiltriertes Siliziumcarbid (SiSiC) oder gesintertes Siliziumcarbid (SSiC). Der Grundkörper kann auch aus einem anderen keramischen Material hergestellt sein.
Der EUV-Kollektor 24 hat eine zentrale Durchtrittsöffnung 25 für das über die Fokussierlinse 23 hin zum Plasma-Quellbereich 19 fokussierte Pumplicht 20. Der Kollektor 24 ist als Ellipsoidspiegel ausgeführt und überführt das vom Plasma-Quellbereich 19, der in einem Ellipsoidbrennpunkt angeordnet ist, emittierte EUV-Nutzlicht 3 in einen Zwischenfokus 26 des EUV-Nutzlichts 3, der im anderen Ellipsoidbrennpunkt des Kollektors 24 angeordnet ist.
Der Feldfacettenspiegel FF ist im Strahlengang des EUV-Nutzlichts 3 nach dem Zwischenfokus 26 im Bereich eines Fernfeldes 26a des EUV-Nutzlichts 3 angeordnet.
Der EUV-Kollektor 24 und weitere Komponenten der Lichtquelle 2, bei denen es sich um den Zinn-Tröpfchengenerator 16, den Zinn-Fänger 18 und um die Fokussierlinse 23 handeln kann, sind in einem Vakuumgehäuse 27 angeordnet. Im Bereich des Zwischenfokus 26 hat das Vakuumgehäuse 27 eine Durchtrittsöffnung 28. Im Bereich eines Eintritts des Pumplichts 20 in das Vakuumgehäuse 27 hat letzteres ein Pumplicht-Eintrittsfenster 29.
3 zeigt eine Aufsicht des EUV-Kollektors 24. Eine mit Strahlung, also einerseits mit dem EUV-Nutzlicht 3 und andererseits mit Falschlicht anderer Wellenlängen, insbesondere der Wellenlänge des Pumplichts 20, beaufschlagte Fläche des Grundkörpers des EUV-Kollektors trägt mehrere Justagemarker in Form von abschnittsweisen, jeweils ringförmigen Gitterstrukturen 30. Die grundsätzliche Ringform der Gitterstrukturen 30 sowie deren Anordnung auf dem EUV-Kollektor ist bekannt aus der DE 10 2016 207 709 A1 . Diese Justagemarker dienen zur Sicherstellung einer möglichst exakten Positionierung des EUV-Kollektors 24. Die Gitterstrukturen 30 sind so ausgeführt, dass von diesen mit guter Unterdrückung weder das EUV-Nutzlicht 3 noch das Falschlicht anderer Wellenlängen in den Zwischenfokus 26 gelenkt wird. Im Fernfeld 26a lassen sich als Intensitätsminima entsprechende Fernfeld-Justagemarkierungen detektieren, deren Lage mit derjenigen der Anordnung der Gitterstrukturen 30 auf dem EUV-Kollektor 24 korreliert ist.
Entsprechend ist bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 eine Justageanordnung 31 für den EUV-Kollektor 24 gebildet durch einen ortauflösenden Detektor 32 (vgl. 2), auf den das Fernfeld 26a abgebildet wird, der also in einer zum Fernfeld 26a optisch konjugierten Anordnungsebene 33 angeordnet ist, und durch einen Justageaktor 34, der mit dem EUV-Kollektor 24 in mechanischer Wirkverbindung steht. Über den Justageaktor 34 ist eine Justage des EUV-Kollektors 24 in bis zu sechs Freiheitsgraden (drei Freiheitsgrade der Translation, drei Freiheitsgrade der Rotation) möglich. Der Justageaktor 34 steht mit dem ortsauflösenden Detektor 32 in nicht dargestellter Weise in Signalverbindung.
4 zeigt einen Ausschnitt aus einer der Gitterstrukturen 30 als Höhenprofil H. In Richtung der Höhenkoordinate wird also eine Strukturamplitude der Gitterstruktur 30 aufgetragen.
Aufgrund der Größe des EUV-Kollektors 24 und des Abstandes der Gitterstrukturen 30 zum Durchstoßpunkt der optischen Achse 17 durch die zentrale Durchtrittsöffnung 25 des EUV-Kollektors 24 können die Azimutal- und Radialkoordinaten A, R in guter Näherung ersetzt werden durch kartesische Koordinaten x und y. Die Gitterstruktur 30 hat also einerseits eine Radialstruktur H(y), die in zur optischen Achse 17 radial verlaufender Richtung R beziehungsweise y periodisch ist, und andererseits eine Azimutalstruktur H(x), die in zur optischen Achse 17 azimutal verlaufender Richtung A beziehungsweise x periodisch ist.
Dargestellt ist in der 4 entsprechend ein Höhenprofil H(x, y). Im Balken auf der rechten Seite der 4 ist wiederum in willkürlichen Einheiten die Höhenamplitude H mit verschiedenen Schraffuren veranschaulicht, die im Höhendiagramm der 4 verwendet werden. Eine maximale Strukturamplitude SA (peak to valley) kann über das gesamte Höhenprofil H(x, y) im Bereich von 10 µm oder sogar 20 µm liegen.
5 zeigt den Strukturverlauf über eine Periode in der y-Richtung, also der radial verlaufenden Richtung. Die Gitterstruktur verläuft in y-Richtung in Form eines symmetrischen Sägezahns mit einer Basislänge B im Bereich zwischen 0,5 mm und 5 mm und einer Strukturamplitude SA im Bereich zwischen 1 µm und 10 µm.
Längs der x-Richtung, also der Azimutalrichtung, verläuft die Gitterstruktur 30 stetig und kantenfrei und insbesondere stetig differenzierbar. In dieser azimutalen (x-)Richtung verläuft die Gitterstruktur 30 in Form einer Sinusfunktion.
Die Radialstruktur H(y) stellt eine erste periodische Struktur der Gitterstruktur 30 dar, die längs der Richtung R beziehungsweise y, die auch als Periodizitäts-Richtung bezeichnet ist, periodisch ist. Die Azimutalstruktur H(x) stellt eine zweite Struktur der Gitterstruktur 30 dar, die längs der Richtung A beziehungsweise x, die auch als Gradientenwechsel-Richtung bezeichnet ist, Strukturgradienten mit alternierendem Vorzeichen aufweist.
Die Periodizitäts-Richtung y schließt mit der Gradientenwechsel-Richtung x je nach Ausführung der Gitterstruktur 30 einen Winkel von mindestens 10°, von mindestens 20°, von mindestens 45°, von mindestens 60° oder einen noch größeren Winkel ein. Im Ausführungsbeispiel nach den 2 bis 5 steht die Periodizitäts-Richtung y auf der Gradientenwechsel-Richtung x senkrecht, schließt mit dieser also einen Winkel von genau 90° ein.
Das Höhenprofil H(x, y) kann durch folgende Formel beschrieben werden: $H (x, y) = \frac{λ_{I R}}{4 cos (a o i)} tri (\frac{y}{g'}) + a sin (\frac{2 π x}{g}),$
$tri (y) : = 2 | mod (2 y + 1,2) - 1 | - 1$
Hierbei gilt

λ_IR: Wellenlänge des Pumplichts 20, zum Beispiel 10 µm;
aoi: Einfallswellenlänge der vom Quellbereich 19 auf den EUV-Kollektor 24 treffenden Strahlung, zum Beispiel 0°;
g‘: Gitterkonstante der Radialstruktur, zum Beispiel 0,5 mm;
a: Amplitudenkoeffizient der Azimutalstruktur, zum Beispiel a = 2 µm;
g: Gitterkonstante der Azimutalstruktur, zum Beispiel 0,5 mm.

Die Gitterkonstanten g, g‘ sowie der Amplitudenkoeffizient a sollten dabei so gewählt werden, dass Beugungswinkel von größer als 2 mrad sowohl des EUV-Lichts 3 als auch des Falschlichts in Richtung des Zwischenfokus 26 resultieren, sodass eine ausreichende Trennung des gebeugten Lichts vom Zwischenfokus 26 über eine entsprechende Zwischenfokus-Blende möglich ist.
Entsprechend hohe Beugungseffizienzen insbesondere der +/- ersten Beugungsordnung mit Beugungswinkeln größer 2 mrad sind die Folge.
Die Gitterstruktur 30 ist insgesamt so ausgeführt, dass ein Flächenanteil der Gitterstruktur 30, der kleiner ist als 10 % der gesamten Gitterstruktur 30, so geneigt ist, dass er vom Quellbereich 19 emittierte Strahlung hin zum Zwischenfokus 26 reflektiert. Kanten, die unerwünscht zu einer Direktreflexion von der Gitterstruktur 30 hin zum Zwischenfokus 26 führen würden, sind also mit verschwindend kleinem Flächenanteil in der Gitterstruktur 30 enthalten. Dieser Flächenanteil kann kleiner sein als 1 % und kann auch kleiner sein als 0,1 % der Fläche der gesamten Gitterstruktur 30.
Anhand der 6 und 7 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Höhenprofilierung einer Gitterstruktur 35 erläutert. Komponenten und Funktionen, die vorstehend im Zusammenhang mit den 1 bis 5 und insbesondere im Zusammenhang mit den 4 und 5 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Neben Unterschieden hinsichtlich der Gitterkonstante g der Azimutalstruktur, die bei der Gitterstruktur 35 den dreifachen Wert hat wie bei der Gitterstruktur 30, sowie des Amplitudenkoeffizienten a, der bei der Gitterstruktur 35 ebenfalls den dreifachen Wert hat wie bei der Gitterstruktur 30, liegt der Hauptunterschied der Gitterstruktur 35 zur Gitterstruktur 30 darin, dass die Radialstruktur H(y) der Gitterstruktur 35 als Blaze-Gitterstruktur ausgeführt ist (vgl. 7). Die Basis B dieser Radialstruktur H(y) und auch die Strukturamplitude SA haben die gleichen Werte wie bei der Gitterstruktur 30.
Aufgrund der radialen Blaze-Gitterstruktur ergibt sich eine maximale Beugungseffizienz, beispielsweise in der ersten Beugungsordnung. Es resultiert eine nochmals bessere Unterdrückung des EUV-Nutzlichts, welches praktisch vollständig aus dem Zwischenfokus 26 gebeugt wird.
Das Höhenprofil H(x, y) kann bei der Gitterstruktur 35 wie folgt beschrieben werden: $H (x, y) = \frac{λ_{I R}}{4 cos (a o i)} blaze (\frac{y}{g'}) + a sin (\frac{2 π x}{g}),$
$blaze (y) : = mod (2 y, 2) - 1$
Zur Justage des EUV-Kollektors 24 wird folgendermaßen vorgegangen:
Bei rohjustiertem EUV-Kollektor 24 wird die Lichtquelle 2 betrieben. Es wird dann mit dem ortsauflösenden Detektor 32 der Justageanordnung 31 nach den durch die Gitterstrukturen 30 hervorgerufenen Intensitätsminima gesucht. Es wird dann der Justageaktor 34 solange angesteuert, bis Ist-Positionen der Bilder der Gitterstrukturen 30 beziehungsweise 35 auf dem ortsauflösenden Detektor 32 Soll-Positionen entsprechen. Sobald dies erreicht ist, ist der EUV-Kollektor 24 justiert. Die Justageanordnung 31 kann während des Projektionsbelichtungsbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage 1 aktiv bleiben und hierüber eine aktive Nachregelung einer Position des EUV-Kollektors 24 herbeiführen.
Zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauteils wird die Projektionsbelichtungsanlage 1 folgendermaßen eingesetzt: Zunächst werden die Reflexionsmaske 10 bzw. das Retikel und das Substrat bzw. der Wafer 11 bereitgestellt. Anschließend wird eine Struktur auf dem Retikel 10 auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers 11 mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Durch Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht wird dann eine Mikro- oder Nanostruktur auf dem Wafer 11 und somit das Bauteil erzeugt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016207709 A1 [0002, 0035]
DE 102009045096 A1 [0021]
DE 102012202675 A1 [0022]

Claims

EUV-Kollektor (24) zum Einsatz in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage (1), - wobei der Kollektor (24) zur Führung von EUV-Nutzlicht (3) längs einer optischen Achse (17) ausgeführt ist, welches von einem Quellbereich (19) emittiert wird, - wobei der Kollektor (24) zumindest abschnittsweise eine Gitterstruktur (30; 35) trägt, die aufweist -- eine erste periodische Struktur (H(y)), die längs einer Periodizitäts-Richtung (y) periodisch ist, -- eine zweite Struktur (H(x)), die längs einer Gradientenwechsel-Richtung (x) Strukturgradienten mit alternierendem Vorzeichen aufweist.
Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Periodizitäts-Richtung (y) zur Gradientenwechsel-Richtung (x) einen Winkel von mindestens 10° einschließt.
Kollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Struktur (H(x)) als zweite periodische Struktur ausgeführt ist, wobei die Periodizitäts-Richtung (y) der ersten periodischen Struktur (H(y)) eine erste Periodizitäts-Richtung darstellt und die Gradientenwechsel-Richtung (x) eine zweite Periodizitäts-Richtung darstellt, sodass die erste periodische Struktur (H(y)) längs der ersten Periodizitäts-Richtung (y) periodisch ist und die zweite periodische Struktur (H(x)) längs der zweiten Periodizitäts-Richtung (x) periodisch ist.
Kollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Periodizitäts-Richtung (y) als zur optischen Achse (17) radial verlaufende Richtung und die erste periodische Struktur (H(y)) als Radialstruktur ausgeführt ist.
Kollektor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Periodizitäts-Richtung (x) als zur optischen Achse (17) azimutal verlaufende Richtung und die zweite periodische Struktur (H(x)) als Azimutalstruktur ausgeführt ist.
Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstruktur (30; 35) eine Strukturamplitude (SA) im Bereich zwischen 1 µm und 10 µm aufweist.
Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste periodische Struktur (H(y)) als Blaze-Gitterstruktur ausgeführt ist.
Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Struktur (H(x)) als längs der Gradientenwechsel-Richtung (A;x) stetig und kantenfrei verlaufende Struktur ausgeführt ist.
Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung derart, dass er das EUV-Nutzlicht (3) vom Quellbereich (19) hin zu einem Zwischenfokus (26) führt.
Kollektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächenanteil der Gitterstruktur (30; 35), der kleiner ist als 10 % der gesamten Fläche der Gitterstruktur (30; 35), so geneigt ist, dass er vom Quellbereich (19) emittierte Strahlung hin zum Zwischenfokus (26) reflektiert.
Justageanordnung (31) - mit einem EUV-Kollektor (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, - mit einem ortsauflösenden Detektor (32), angeordnet in einem Fernfeld (26a) oder in einer zum Fernfeld (26a) optisch konjugierten Anordnungsebene (33).
Beleuchtungssystem - mit einem EUV-Kollektor (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, - mit einer Beleuchtungsoptik (6) zur Führung des Beleuchtungslichts (3) vom EUV-Kollektor (24) hin zu einem Objektfeld (4) in einer Objektebene (5), in dem ein abzubildendes Objekt (10) anordenbar ist.
Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem Beleuchtungssystem nach Anspruch 12 sowie mit einer Projektionsoptik (7) zur Abbildung des Objektfeldes (4) in ein Bildfeld (8), in dem ein Substrat (11) anordenbar ist.
Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils mit folgenden Verfahrensschritten: - Bereitstellen eines Retikels (10) und eines Wafers (11), - Projizieren einer Struktur auf dem Retikel (10) auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers (11) mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13, - Erzeugen einer Mikro- bzw. Nanostruktur auf dem Wafer (11).
Strukturiertes Bauteil, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 14.